原创基于CGI的嵌入式web server设计

 2010-9-6 16:30  4354 13 13 分类: MCU/ 嵌入式

一、CGI概述

　　CGI(公用网关接口)规定了Web服务器调用其他可执行程序(CGI程序)的接口协议标准。Web服务器通过调用CGI程序实现和Web浏览器的
交互,也就是CGI程序接受Web浏览器发送给 Web服务器的信息,进行处
理,将响应结果再回送给Web服务器及Web浏览器。CGI程序一般完成We b网页中表单(Form)数据的处理、数据库查询和实现与传统应用系统
的集成等工作。CGI程序可以用任何程序设计语言编写,如Shell脚本
语言、Perl、Fortran、Pascal、C语言等。但是用C语言编写的CGI程
序具有执行速度快、安全性高(因为C语言程序是编译执行且不可被修改)等特点。

　　CGI接口标准包括标准输入、环境变量、标准输出三部分。

　　1.标准输入

　　CGI程序像其他可执行程序一样,可通过标准输入(stdin)从Web服务器得到输入信息,如Form中的数据,这就是所谓的向CGI程序传递数
据的POST方法。这意味着在操作系统命令行状态可执行CGI程序,对CG I程序进行调试。POST方法是常用的方法,本文将以此方法为例,分析C
GI程序设计的方法、过程和技巧。

　　2.环境变量

　　操作系统提供了许多环境变量,它们定义了程序的执行环境,应用程序可以存取它们。W eb服务器和CGI接口又另外设置了自己的一些
环境变量,用来向CGI程序传递一些重要的参数。CGI的GET方法还通过环境变量QUERY-STRING向CGI程序传递Form中的数据。

　　3.标准输出

　　CGI程序通过标准输出(stdout)将输出信息传送给Web服务器。传送给Web服务器的信息可以用各种格式,通常是以纯文本或者HTML文本
的形式,这样我们就可以在命令行状态调试C GI程序,并且得到它们的输出。

　　下面是一个简单的CGI程序,它将HTML中Form的信息直接输出到We b浏览器。

　　#include <stdio.h>

　　#include <stdib.h>

　　main()

　　{

　　　int,i,n;

　　printf (″Contenttype:text/plain\n\n″);

　　n=0;

　　if(getenv(″CONTENT-LENGTH″))

　　n=atoi(getenv(CONTENT-LENGTH″));

　　for (i=0;i<n;i++)

　　putchar(getchar());

　　putchar (′\n′);

　　fflush(stdout);

　　}

　　下面对此程序作一下简要的分析。

　　prinft (″Contenttype:text/plain\n\n″);

　　此行通过标准输出将字符串″Contenttype:text/plain\n\n″传
送给Web服务器。它是一个MIME头信息,它告诉Web服务器随后的输出是以纯ASCII文本的形式。请注意在这个头信息中有两个新行符,这是
因为Web服务器需要在实际的文本信息开始之前先看见一个空行。

　　if (getenv(″CONTENT-LENGTH″))

　　n=atoi (getenv(″CONTENT-LENGTH″));

　　此行首先检查环境变量CONTENT-LENGTH是否存在。Web服务器在
调用使用POST方法的CGI程序时设置此环境变量,它的文本值表示Web 服务器传送给CGI程序的输入中的字符数目,因此我们使用函数atoi()
将此环境变量的值转换成整数,并赋给变量n。请注意Web服务器并不以文件结束符来终止它的输出,所以如果不检查环境变量CONTENT-LEN
GTH,CGI程序就无法知道什么时候输入结束了。

　　for (i=0;i<n;i++)

　　putchar(getchar());

　　此行从0循环到(CONTENT-LENGTH-1)次将标准输入中读到的每一
个字符直接拷贝到标准输出,也就是将所有的输入以ASCII的形式回送给Web服务器。

　　通过此例,我们可将CGI程序的一般工作过程总结为如下几点。

　　1.通过检查环境变量CONTENT-LENGTH,确定有多少输入;

　　2.循环使用getchar()或者其他文件读函数得到所有的输入;

　　3.以相应的方法处理输入;

　　4.通过″Contenttype:″头信息,将输出信息的格式告诉Web服务器;

　　5.通过使用printf()或者putchar()或者其他的文件写函数,将输出传送给Web服务器。

　　总之,CGI程序的主要任务就是从Web服务器得到输入信息,进行处理,然后将输出结果再送回给Web服务器。

　　二、环境变量

　　环境变量是文本串(名字/值对),可以被OS Shell或其他程序设置 ,也可以被其他程序访问。它们是Web服务器传递数据给CGI程序的简
单手段,之所以称为环境变量是因为它们是全局变量,任何程序都可以存取它们。

　　下面是CGI程序设计中常常要用到的一些环境变量。

　　HTTP-REFERER:调用该CGI程序的网页的URL。

　　REMOTE-HOST:调用该CGI程序的Web浏览器的机器名和域名。

　　REQUEST-METHOD:指的是当Web服务器传递数据给CGI程序时所采用的方法,分为GET和PO
ST两种方法。GET方法仅通过环境变量(如QUE RY-STRING)传递数据给CGI程序,而POST方法通过环境变量和标准输入
传递数据给CGI程序,因此POST方法可较方便地传递较多的数据给CGI 程序。

　　SCRIPT-NAME:该CGI程序的名称。

　　QUERY-STRING:当使用POST方法时,Form中的数据最后放在QUERY- STRING中,传递给CGI程序。

　　CONTENT-TYPE:传递给CGI程序数据的MIME类型,通常为″applica tion/x-www-form-url
encodede″,它是从HTML Form中以POST方法传递数据给CGI程序的数据编码类型,称为URL编码类型。

　　CONTENT-LENGTH:传递给CGI程序的数据字符数(字节数)。

　　在C语言程序中,要访向环境变量,可使用getenv()库函数。例如:

　　if (getenv (″CONTENT-LENGTH″))

　　　n=atoi(getenv (″CONTENT-LENGTH″));

　　请注意程序中最好调用两次getenv():第一次检查是否存在该环境变量,第二次再使用该环境变量。这是因为函数getenv()在给定的
环境变量名不存在时,返回一个NULL(空)指针,如果你不首先检查而直接引用它,当该环境变量不存在时会引起CGI程序崩溃。

　　三、From输入的分析和解码

　　1.分析名字/值对

　　当用户提交一个HTML Form时,Web浏览器首先对Form中的数据以
名字/值对的形式进行编码,并发送给Web服务器,然后由Web服务器传递给CGI程序。其格式如下:

　　
name1=value1&name2=value2&name3=value3&name4=value4&...

　　其中名字是Form中定义的INPUT、SELECT或TEXTAREA等标置(Tag)
名字,值是用户输入或选择的标置值。这种格式即为URL编码,程序中需要对其进行分析和解码。要分析这种数据流,CGI程序必须首先将数
据流分解成一组组的名字/值对。这可以通过在输入流中查找下面的两个字符来完成。

　　每当找到字符=,标志着一个Form变量名字的结束;每当找到字符& ,标志着一个Form变量值的结束。请注意输入数据的最后一个变量的
值不以&结束。

　　一旦名字/值对分解后,还必须将输入中的一些特殊字符转换成相应的ASCII字符。这些特殊字符是:

　　+:将+转换成空格符;

　　%xx:用其十六进制ASCII码值表示的特殊字符。根据值xx将其转换成相应的ASCII字符。

　　对Form变量名和变量值都要进行这种转换。下面是一个对Form数据进行分析并将结果回送给Web服务器的CGI程序。

　　#include <stdio.h>

　　#include <stdlib.h>

　　#include <strings.h>

　　int htoi(char *);

　　main()

　　{

　　　int i,n;

　　char c;

　　printf (″Contenttype: text/plain\n\n″);

　　n=0;

　　if (getenv(″CONTENT-LENGTH″))

　　　n=atoi(getenv(″CONTENT-LENGTH″));

　　for (i=0; i<n;i++){

　　　int is-eq=0;

　　c=getchar();

　　switch (c){

　　　case ′&′:

　　　　c=′\n′;

　　　　break;

　　　case ′+′:

　　　　c=′　′;

　　　　break;

　　　case ′%′:{

　　　　char s[3];

　　　　s[0]=getchar();

　　　　s[1]=getchar();

　　　　s[2]=0;

　　　　c=htoi(s);

　　　　i+=2;

　　　}

　　　break;

　　case ′=′:

　　　c=′:′;

　　　is-eq=1;

　　　break;

　　};

　　putchar(c);

　　if (is-eq) putchar(′　′);

　　}

　　putchar (′\n′);

　　fflush(stdout);

　　}

　　/* convert hex string to int */

　　int htoi(char *s)

　　{

　　　char *digits=″0123456789ABCDEF″;

　　if (islower (s[0])) s[0]=toupper(s[0]);

　　if (islower (s[1])) s[1]=toupper(s[1]);

　　return 16 * (strchr(digits, s[0]) -strchr (digits,′0′)

)

　　+(strchr(digits,s[1])-strchr(digits,′0′));

　　}

　　上面的程序首先输出一个MIME头信息给Web服务器,检查输入中的
字符数,并循环检查每一个字符。当发现字符为&时,意味着一个名字/ 值对的结束,程序输出一个空行;当发现字符为+时,将它转换成空格;
当发现字符为%时,意味着一个两字符的十六进制值的开始,调用hto i ()函数将随后的两个字符转换为相应的ASCII字符;当发现字符为=时,
意味着一个名字/值对的名字部分的结束,并将它转换成字符:。最后将转换后的字符输出给Web服务器。

　　四、产生HTML输出

　　CGI程序产生的输出由两部分组成:MIME头信息和实际的信息。两部分之间以一个空行分开。我们已经看到怎样使用MIME头信息″Cont
enttype:text/plain\n\n″和printf()、put char()等函数调用来输
出纯ASCII文本给Web服务器。实际上,我们也可以使用MIME头信息″C
ontenttype:text/html\n\n″来输出HTML源代码给Web服务器。请注
意任何MIME头信息后必须有一个空行。一旦发送这个MIME头信息给We
b服务器后,Web浏览器将认为随后的文本输出为HTML源代码,在HTML源
代码中可以使用任何HTML结构,如超链、图像、Form,及对其他CGI程序的调用。也就是说,我们可以在CGI程序中动态产生HTML源代码输出
,下面是一个简单的例子。

　　#include <stdio.h>

　　#include <string.h>

　　main()

　　{

　　　printf(″Contenttype:text/html\n\n″);

　　printf(″<html>\n″);

　　printf(″<head><title>An HTML Page From a
CGI</title></h ead>\n″);

　　printf(″<body><br>\n″);

printf(″<h2> This is an HTML page generated from with i n a CGI
program.. 　　.</h2>\n″);

　　printf(″<hr><p>\n″);

　　printf(″<a href="../output.html#two"><b> Go back to out
put.html page <

　　/b></a>\n″);

　　printf(″</body>\n″);

　　printf(″</html>\n″);

　　fflush(stdout);

　　}